Распределите данные примеры волн по типу волн

Урок по физике для 9 класса по теме «Механические волны. Характеристики волн»

Цель урока: рассмотреть механизм распространения упругих колебаний, ввести понятие «механическая волна», рассмотреть виды волн, познакомиться с характеристиками упругих волн, научиться решать задачи на применение формул длины волны и скорости распространения волны.

а) образовательные: усвоить понятие механическая волна, характеристики волн, их связь, уметь различать продольные и поперечные волны, описывать механизм образования волн.

б) развивающие: совершенствовать навыки самостоятельной постановки цели и задач урока, приобретения знаний о распространении упругих колебаний в газе, жидкости и твердом теле, умения работать с текстом учебника, воспринимать, перерабатывать, предъявлять информацию в словесной форме, систематизировать, выделять основное содержание прочитанного текста, учиться оценивать результаты своих действий, развивать монологическую и диалогическую речь, применять полученные знания в повседневной жизни;

в) воспитательные: развивать познавательный интерес к изучению механических волн и их видов, самостоятельность в приобретении новых знаний, ценностное отношение друг к другу, учителю, результатам обучения, развивать инициативу.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Организационный момент.

Просмотр видео фрагмента. О чем он? Как его тема связана с темой урока? Определите цель и задачи урока. Слайд 3

Актуализация знаний

Что называется механическими колебаниями?

Какие виды колебаний вы знаете? Приведите примеры.

Что такое колебательная система? Приведите примеры.

Как вы думаете: могут ли колебания распространяться в пространстве? Если да, то при каком условии? Слайд 4

Новый материал.

Выполнение заданий рабочей карты (РК) под руководством учителя.

Выполните задание 1 РК. Если ответы на задания РК вызывают затруднения, можно пользоваться § 31 учебника. Слайд 5

Проверим, какое определение вы дали?

Опишите механизм образования механических волн, опираясь на свои знания о колебаниях (задание 2 РК), вставляя недостающие слова в предложения.

Проверим задание 2.

Просмотрите видео фрагменты, дайте определение поперечных и продольных волн. Определите возникающие виды деформации среды. Ответьте на вопрос о том, где возникают данные виды волн, вставляя недостающие слова в предложения задания 3 РК. При затруднении в выполнении задания можно пользоваться текстом §32 учебника. Слайд 7,8,9

Проверим задание 3.

Обсудите с соседом по парте и расскажите о своем мнении классу по вопросам задания 4 РК. Слайд 10.

Первичное закрепление.

Распределите волны по группам, указав номер правильного ответы. Учитывайте, что ответы могут повторяться и не все распределяются по заданным группам.

Ответы к заданию : Слайд 12

Исключен ответ 6

Проводится самопроверка задания с помощью презентации. Отметка выставляется с учетом правильности выполнения: 4-5 правильных ответов- «3», 6-7 правильных ответов- «4», без ошибок- «5». Слайд 13

Продолжение изучения нового материала.

Работа по заданию 6 РК с помощью § 33 учебника и просмотренного видео фрагмента. Слайд 14,15

Проверка задания 6 РК совместно с классом. Формулы проверяются с записью на доске.

Итоговое закрепление нового материала.

Выполнение задания 7 РК по самостоятельному решению задач по вариантам. Учитель дает пояснения к задачам и определяет время выполнения задания. Слайд 16

Рефлексия урока.

Учащимся предлагается оценить для себя итоги урока, отмечая уровень своей подготовки по теме урока значком, ответив на вопрос: где ты- на гребне или в впадине? (задание 8 РК) Слайд 17

Домашнее задание. § 31-33, упр. 28. Комментарий домашнего задания учителем. Слайд 18

Рабочая карта к уроку

Урок по теме «Механические волны. Характеристики волн».

Дайте определение механических волн.

Механическая волна- это___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Механизм распространения колебаний: Вместе с ___________ переносится _____________, хотя ________________ среды с волной не переносятся. Волна является переносчиком _______________.

Поперечные волны- это ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Продольные волы- это ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

При этом происходит деформация ___________. Поэтому поперечные волны распространяются только в _________________________ и на поверхности _______________.

При этом происходит деформация _____________________. Поэтому продольные волны распространяются в _____________________________________________________________ средах.

Как вы думаете: как движутся молекулы воздуха при распространении в нем звука? Продольными или поперечными являются волны, возбуждаемые смычком в струне? Обсуди вопросы с соседом по парте, расскажи о своем мнении классу.

Распределите волны по группам (механические, поперечные, продольные):

Волны переносят энергию

волны- это чередование сжатий и разрежений

эти волны распространяются только в твердых телах

колебания перпендикулярны направлению распространения волны

волны переносят вещество

Волны на поверхности воды

Примеры продольных и поперечных волн

Если колебательное движение возбуждают в какой — либо точке среды, то оно распространяется от одной точки к другой в результате взаимодействия частиц вещества. Процесс распространения колебаний называют волной.

Рассматривая механические волны, мы не будем обращать внимание на внутреннее строение среды. Вещество при этом считаем сплошной средой, которая изменяется от одной точки к другой.

Частицей (материальной точкой), будем называть маленький элемент объема среды, размеры которого, много больше, чем расстояния между молекулами.

Механические волны распространяются только в средах, которые обладают свойствами упругости. Силы упругости в таких веществах при небольших деформациях пропорциональны величине деформации.

Основным свойством волнового процесса является то, что волна, перенося энергию и колебательное движение, не переносит массу.

Волны бывают продольные и поперечные.

Продольные волны

Волну называю продольной, в том случае, если частицы среды совершают колебания в направлении распространения волны.

Продольные волны распространяются в веществе, в котором возникают силы упругости, при деформации растяжения и сжатия в веществе в любом агрегатном состоянии.

При распространении продольной волны в среде возникают чередования сгущений и разрежений частиц, перемещающихся в направлении распространения волны со скоростью $$. Сдвиг частиц в этой волне происходит по линии, которая соединяет их центры, то есть вызывает изменение объема. Все время существования волны, элементы среды выполняют колебания у своих положений равновесия, при этом разные частицы совершают колебания со сдвигом по фазе. В твердых телах скорость распространения продольных волн больше, чем скорость поперечных волн.

Волны в жидкостях и газах всегда продольные. В твердом теле тип волны зависит от способа ее возбуждения. Волны на свободной поверхности жидкости являются смешанными, они одновременно и продольные и поперечные. Траекторией движения частицы воды на поверхности при волновом процессе является эллипс или еще более сложная фигура.

Акустические волны (пример продольных волн)

Звуковые (или акустические) волны, являются продольными волнам. Звуковые волны в жидкостях и газах представляют собой колебания давления, распространяющиеся в среде. Продольные волны, имеющие частоты от 17 до 20~000 Гц называют звуковыми.

Акустические колебания с частотой ниже границы слышимости называют инфразвуком. Акустические колебания с частотой выше 20~000 Гц называют ультразвуком.

Акустические волны в вакууме распространяться не могут, так как упругие волны способны распространяться только в той среде, где имеется связь между отдельными частицами вещества. Скорость звука в воздухе равна в среднем 330 м/с.

Распространение в упругой среде продольных звуковых волн связано с объемной деформацией. В этом процессе давление в каждой точке среды непрерывно изменяется. Это давление равно суме равновесного давления среды и добавочного давления (звуковое давление), которое появляется в результате деформации среды.

Сжатие и растяжение пружины (пример продольных волн)

Допустим, что упругая пружина подвешена горизонтально на нитях. По одному концу пружины ударяют так, что сила деформации направлена вдоль оси пружины. От удара происходит сближение нескольких витков пружины, возникает сила упругости. Под воздействием силы упругости витки расходятся. Двигаясь по инерции, витки пружины проходят положение равновесия, образуется разрежение. Некоторое время витки пружины на конце в месте удара будут колебаться около своего положения равновесия. Данные колебания с течением времени передаются от витка к витку по всей пружине. В результате происходит распространение сгущения и разрежения витков, распространяется продольная упругая волна.

Аналогично продольная волна распространяется по металлическому стержню, если ударить по его концу с силой, направленное вдоль его оси.

Поперечные волны

Волну называют поперечной волной, если колебания частиц среды происходят в направлениях перпендикулярных к направлению распространения волны.

Механические волны могут быть поперечными только в среде, в которой возможны деформации сдвига (среда обладает упругостью формы). Поперечные механические волны возникают в твердых телах.

Волна, распространяющаяся по струне (пример поперечной волны)

Пусть одномерная поперечная волна распространяется по оси X , от источника волны, находящегося в начале координат — точке О. Примером такой волны является, волна, которая распространяется в упругой бесконечной струне, один из концов которой заставляют совершать колебательные движения. Уравнение такой одномерной волны:

$k$ -волновое число$;;\ \lambda $ — длина волны; $v$ — фазовая скорость волны; $A$ — амплитуда; $\omega $- циклическая частота колебаний; $\varphi $ — начальная фаза; величина $\left[\omega t-kx+\varphi \right]$ называется фазой волны в произвольной точке.

Примеры задач с решением

Задание. Какова длина поперечной волны, если она распространяется по упругой струне со скоростью $v=10\ \frac$, при этом период колебаний струны составляет $T=1\ c$?

Решение. Сделаем рисунок.

Примеры продольных и поперечных волн, рисунок 1

Длина волны — это расстояние, которое волна проходит за один период (рис.1), следовательно, ее можно найти по формуле:

\[\lambda =Tv\ \left(1.1\right).\]

Вычислим длину волны:

\[\lambda =10\cdot 1=10\ (м)\]

Ответ. $\lambda =10$ м

Задание. Звуковые колебания с частотой $\nu $ и амплитудой $A$ распространяются в упругой среде. Какова максимальная скорость движения частиц среды?

Решение. Запишем уравнение одномерной волны:

Скорость движения частиц среды равна:

Максимальное значение выражения (2.2), учитывая область значений функции синус:

Циклическую частоту найдем как:

\[\omega =2\pi \nu \ \left(2.4\right).\]

Окончательно максимальная величина скорости движения частиц среды в нашей продольной (звуковой) волне равна:

Warning: file_put_contents(./students_count.txt): failed to open stream: Permission denied in /var/www/webmath-q2ws/data/www/webmath.ru/poleznoe/guide_content_banner.php on line 20

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 454 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Остались вопросы?

Здесь вы найдете ответы.

9 лучших примеров продольных волн в повседневной жизни

В физике волны относятся к возмущениям в среде, несущей энергию без общего движения частиц. Двумя наиболее распространенными типами волн являются электромагнитные и механические волны. Оба передают информацию, энергию и импульс, но не передают частицы в среде.

Механическая волна — это вибрация в материи, которая передает энергию через вещество. Однако электромагнитная волна (например, свет) может проходить через вакуум.

Механические волны можно дополнительно разделить на категории в зависимости от способов их распространения. Три типа распространения — это поперечные, продольные и поверхностные волны. В этой статье мы остановимся на продольных волнах.

Что такое продольные волны?

В продольной волне частицы движутся в среде в том же измерении, что и направление движения волны. Другими словами, смещение частицы параллельно направлению движения волны.

При прохождении через среду эти волны создают сжатие и разрежение.

Сжатие — это область высокого давления, где волновые частицы находятся близко друг к другу.
Разрежения — это области низкого давления, где частицы распространяются дальше друг от друга.

Как вы можете видеть на рис.1, сжатие перемещается слева направо, и энергия передается в том же направлении. Однако ни одна частица не переносится вдоль продольной волны. Вместо этого все они движутся вперед и назад между сжатием, когда волна проходит через среду.

Расстояние между центрами двух последовательных областей (между сжатиями или разрежениями) определяет длину волны продольной волны. Она может производиться в любой среде, включая твердую, жидкую и газовую среду.

Чтобы лучше объяснить это явление, мы перечислили некоторые из лучших примеров продольных волн, которые люди видят в своей повседневной жизни.

9. Вибрационный камертон

Форма: Звуковые волны

Камертон наглядно иллюстрирует, как вибрирующий объект может генерировать звук. Он содержит рукоятку и два зубца, изготовленные из эластичного металла (обычно из стали). Когда вы ударяете по камертону резиновым молотком, его зубцы начинают вибрировать, вызывая возмущения соседних молекул воздуха.

Когда зубец вытягивается наружу из своего нормального положения, окружающий воздух сжимается, создавая область высокого давления (сжатие) рядом с зубцом. Когда зубец затем перемещается внутрь, он расширяет окружающие молекулы воздуха в большую область пространства, которая создает область низкого давления (разрежение) рядом с зубцом.

Пока зубцы вибрируют, они создают чередующийся рисунок областей высокого и низкого давления. Эти области проходят через соседние молекулы воздуха, перенося звуковые сигналы из одного места в другое.

8. Ультразвуковое исследование (Сонография)

Форма: высокочастотные звуковые волны

Сонография использует ультразвуковые волны для создания изображений внутренних частей тела, таких как кровеносные сосуды, мышцы, суставы, сухожилия и внутренние органы. Эти сонограммы (также называемые ультразвуковыми изображениями) формируются путем передачи ультразвуковых импульсов в ткани с помощью зонда. Импульсы отражаются от тканей с отчетливыми характеристиками отражения и обрабатываются и преобразуются в цифровое изображение.

В отличие от других методов медицинской визуализации, ультразвук дает изображения в реальном времени. Инструменты портативные, менее дорогие и не используют вредное ионизирующее излучение. Тем не менее они обладают ограниченным полем зрения и требуют квалифицированного оператора.

7. Дрожание окон при приближении грома

Форма: звуковые волны

Во время грозы разряды молнии производят мощные и быстрые волны давления, которые распространяются на очень большие расстояния. Когда эти волны достигают вашего дома, они заставляют оконные стекла вибрировать таким же образом, как наша барабанная перепонка вибрирует в ответ на звуковые волны.

В зависимости от характеристик офиса/дома и его окон (таких, как уровень изоляции, структура оконных рам и толщина стекла) вибрирующие оконные стекла могут создавать свой собственный характерный шум. В большинстве случаев это похоже на дребезжание или жужжание.

6. Цунами

Форма: волны на воде (или поверхностные волны)

Цунами — это не то, что вы видите каждый день, но, тем не менее, мы включили это в наш список, чтобы охватить каждый аспект продольных волн. Цунами очень отличается от приливных волн: оно вызвано землетрясением под водой.

В отличие от типичных океанских волн, волны цунами возникают, когда вода движется под действием силы тяжести и излучается через океан, как рябь на пруду. В то время как нормальные волны связаны только с движением верхних слоев воды, цунами включает движение всей колонны от морского дна к поверхности.

Когда волны движутся по воде, частицы движутся по кругу. Радиус этих кругов уменьшается по мере увеличения глубины погружения в воду. Это означает, что на большей глубине волны воды действуют как продольные волны. А вблизи поверхности волны воды ведут себя как поперечные волны

5. Неразрушающий контроль

Форма: высокочастотные звуковые волны

Неразрушающий контроль — это широкий спектр методов контроля, используемых в науке и технике для оценки свойств системы, компонента или материала без их повреждения.

Одной из часто используемых методик является ультразвуковой контроль, основанный на распространении ультразвуковых волн в исследуемом материале или объекте. Очень короткие ультразвуковые импульсы с частотой от 0,1 до 50 МГц передаются на компоненты для обнаружения внутренних дефектов или свойств материала.

Поскольку ультразвуковые волны обладают высокой чувствительностью и высокой проникающей способностью, они позволяют обнаруживать чрезвычайно мелкие дефекты, скрытые глубоко в деталях. Этот метод дает немедленные результаты, поэтому инженеры могут принимать точечные решения. Он в основном используется на металлических сплавах и бетоне.

4. Традиционный сабвуфер

Форма: низкочастотные звуки

Сабвуферы предназначены для воспроизведения звуковых частот низкого тона в диапазоне от 20 до 200 Гц для потребительских товаров и менее 100 Гц для профессиональных аудиосистем для живых выступлений. Они никогда не используются в одиночку; вместо этого они расширяют низкочастотный диапазон динамиков, перекрывая более высокие диапазоны частот.

При воспроизведении песни вы можете увидеть небольшие движения в диффузоре НЧ-динамика. На самом деле он движется внутрь и наружу, и если вы попытаетесь закрыть его выход, вы почувствуете давление воздуха на вашей руке. Это происходит потому, что вуферы производят продольные волны, перемещая частицы воздуха внутрь и наружу.

3. Сейсмические волны

Форма: Сейсмические волны

Сейсмические волны проходят через слои Земли. Они возникают в результате извержений вулканов, землетрясений, крупных оползней, магматических движений и крупных антропогенных взрывов. Существует два типа сейсмических волн, которые проходят через недра Земли: Первичные (Р) и вторичные (S) волны.

Первичные волны (также называемые волнами давления) имеют продольную природу. Они движутся быстрее, чем другие волны (до 8 км/с в мантии и ядре Земли и 6 км/с в земной коре), и поэтому являются первыми сигналами, обнаруженными сейсмографами.

P-волны могут проходить через твердые породы и жидкости (жидкие слои) Земли по особой схеме. Некоторые животные могут слышать P-волны, возникающие в результате землетрясения. Например, кошки и собаки начинают вести себя странно за несколько минут до землетрясения. Напротив, люди могут ощущать только удары и грохот этих волн.

2. Звуковое оружие

Форма: мощные звуковые волны

Звуковое оружие использует высокие частоты ультразвука, чтобы вывести из строя, ранить или убить противников. Хотя они используются в вооруженных силах и полиции, некоторые типы звукового оружия в настоящее время находятся на стадии исследований и разработок.

Это оружие производит продольные звуковые волны, которые могут вызывать у людей дискомфорт или тошноту. Они часто используются для разгона протестующих и участников беспорядков в целях сдерживания массовых беспорядков.

Оружие с использованием мощных звуковых волн может уничтожить барабанные перепонки противника, вызывая сильную боль или дезориентацию. Исследования показывают, что воздействие ультразвука высокой интенсивности (700 кГц — 3,6 МГц) вызывает повреждение кишечника и легких у мышей.

1. Акустическая микроскопия

Форма: ультравысокочастотный ультразвук

Акустические микроскопы могут проникать в большинство твердых материалов, обнаруживая их внутренние особенности, такие как трещины, пустоты и расслоения. Они работают в диапазоне частот от 10 МГц до 500 МГц.

Сканирующие акустические микроскопы, например, часто используются в биологических и медицинских исследованиях. Они дают данные об эластичности тканей и клеток, что дает бесценную информацию о физических силах, удерживающих структуры в определенных положениях, и механике таких структур, как цитоскелет.

За последнее десятилетие было продемонстрировано несколько акустических микроскопов, основанных на пикосекундных ультразвуковых системах, работающих на частотах ГГц. Они все чаще применяются на наноструктурах, квантовых ямах, а также в одной биологической клетке для зондирования ее механических свойств.

Конспект урока «Механические волны. Характеристики волн» 9 класс

другу, учителю, результатам обучения, развивать инициативу .

Тип урока: урок изучения нового материала.

I. Организационный момент.

Просмотр видео фрагмента. О чем он? Как его тема с вязана с темой урока? Определите

цель и задачи урока. Слайд 3

II. Актуализация знаний

1) Что называе тся механическими колебаниями?

2) Какие виды колебаний вы знаете? Приведите примеры .

3) Что такое колебательна я система? Приведите примеры.

4) Как вы д умаете: мог ут ли колебания распространяться в п ространстве? Если да, то

при каком условии? Слайд 4

III. Новый материал.

Выполнение заданий рабочей карты (РК) под руководством учителя.

1) В ыполните задание 1 РК . Если ответы на задания Р К вызывают затруднения,

можно пользоваться § 31 учебника. Слайд 5

2) Прове рим, какое определение вы дали?

3) Опишите механизм образования механических волн , оп ираясь н а свои знания о

колебаниях (задание 2 РК), вставляя недостающие слова в предложения.

4) Прове рим задание 2.

5) Прос мотрите видео фрагменты, дайте определение поп еречных и продольны х

волн. Определите воз никающие ви ды деформации среды. Ответьте на вопрос о

том, где возникают данные виды волн, вс тавляя недост ающие слова в

предложения задания 3 РК. При затру днении в выполнении задания можно

пользоваться текстом §32 учебника. Слайд 7,8,9

6) Прове рим задание 3.

7) Обсу дите с соседом по парте и расскажите о своем мнении классу по вопросам

задания 4 РК. Слайд 10.

IV. Первичное закрепление.

Распределите волны по гру ппам, указав номер правильного ответы. Учитывайте,

что ответы могут повторяться и не все распределяются по заданным группам.

Ответы к заданию : Слайд 12

Механические волны

Поперечные волны

Продольные волны

Исключен ответ 6

Проводится самопроверка задания с помощью презентации. Отметка

выставляется с учетом п равильности выполнения: 4 — 5 правильных ответов — «3» , 6- 7

правильных ответов — «4», без ошибок — «5» . Слайд 13

V. Продолжение изучения нового материала.

Работа по заданию 6 РК с п омощью § 33 учебника и пр осмотренного ви део

фрагмента. Слайд 14,15

Проверка задания 6 Р К совместно с классом. Форм улы проверяются с з аписью н а

VI. Итоговое закрепление нового материала.

Выполнение за дания 7 РК по самостоя тельному ре ш ению задач по

вариантам. Учитель д ает п ояснения к задачам и определяе т время

выполнения задания. Слайд 16

VII. Рефлексия урока.

Учащимся предлагается оценить для себя итоги урока, отмечая уровень

своей подгот овки по теме урока значком, ответ ив на вопрос: где ты — на гребне

или в впадине? (задание 8 РК) Слайд 17

VIII. Итог урока.

IX. Домашнее задание. § 31 — 33, упр. 28. Комментарий домашнего задания

учителем . Слайд 18

Приложение .

Рабочая карта к уроку

Урок по теме «Механические волны. Ха рактеристики волн » .

1. Дайте определение механических волн.

Механическая волна —

это_____________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

2. Ме ханизм распространения колебаний: Вместе с ___________ переносится

_____________, хотя ________________ среды с волной не переносятся. Волна

является переносчиком _______________.

3. Виды волн:

Поперечные волны — это

__________________________________

Продольные волы — это

____________________________________

При этом происходит деформация

___________. Поэтому поперечные

волны распространяются только в

_________________________ и на

поверхности _______________.

При этом происходит деформация

_____________________. Поэтому

продольные волны распространяются в

____________________________________

_________________________ средах.

4. Как вы думаете: как движу тся молек улы воздуха при распространении в нем зву ка?

Продольными или поперечными являются волны, возбу ждаемые смычком в

струне? Обсуди вопросы с соседом по парте, расс кажи о своем мнении классу.

5. Распределите волны по группам (механические , поперечные, продольные):

1) В олны переносят энергию

2) волны — это чере дование сжатий и разрежений

3) эти волны распростран яются только в твердых телах

5) колебания перпендикулярны направлению ра спространения волны

6) волны переносят ве щество

7) В олны на поверхности воды

6. Составьте таблицу:

Характеристика,

определение

Обозначение

Единицы измерения

Частота — это число

совершенных за

единицу времени

7. Решите задачи:

1. Волна распространяется со

скоростью 5 м/с при частоте

колебаний 5 Гц. Какова длина

1. По поверхности воды в озере волна

распространяется со скоростью 6

м/с. Каковы период и частота

колебаний бакена, если длина волны

2. Рыбалов заметил, что за 10с

поплавок совершил на волнах 20

колебаний, а расстояние между

соседними гребнями волн 1,2 м.

Какова скорость распространения

2.Мимо неподвижного наблюдателя

за 10с прошло 5 гребней волн,

начиная с первого, со скоростью 4

м/с. Какова длина волны и частота

3. Расстояние между ближайшими гребнями волн в море 10м. Какова частота ударов

волн о корпус лодки, если их скорость 3 м/с?

8. Оцените для себя итоги урока:

Где вы на волне: на гребне или в впадине?

Для скачивания поделитесь материалом в соцсетях

После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.

Получить код —>

Физика — еще материалы к урокам:

Презентация «Состав атомного ядра» 9 класс
Конспект урока «Состав атомного ядра» 9 класс
Контрольная работа «Постоянный ток» 8 класс
Технологическая карта урока «Проводники и диэлектрики в электростатическом поле» 10 класс
Разработка урока «Радиоактивность. Радиоактивные превращения атомных ядер» 9 класс
Презентация «Физика за самоваром» 8 класс